碳酸氢钙Ca(HCO₃)₂：从化学性质到实际应用
碳酸氢钙Ca(HCO₃)₂：从化学性质到实际应用
碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂）是一种常见的无机酸式盐，在自然界中广泛存在，具有重要的化学和实际应用价值。本文将从其化学性质、反应方程式、在自然界中的作用以及生产制备方法等方面，全面介绍这种物质的基本知识。
碳酸氢钙的化学性质
碳酸氢钙的化学式为Ca(HCO₃)₂，相对分子质量为162.06。它易溶于水，加热时会分解，与碱反应生成正盐。以下是碳酸氢钙与氢氧化钠反应的方程式：
当氢氧化钠过量时：
Ca(HCO₃)₂ + 2NaOH → CaCO₃↓ + 2H₂O + Na₂CO₃
离子方程式：Ca²⁺ + 2HCO₃⁻ + 2OH⁻ → CaCO₃↓ + 2H₂O + CO₃²⁻当氢氧化钠少量时：
Ca(HCO₃)₂ + NaOH → CaCO₃↓ + H₂O + NaHCO₃
离子方程式：Ca²⁺ + HCO₃⁻ + OH⁻ → CaCO₃↓ + H₂O
碳酸氢钙在自然界中的作用
当碳酸钙遇到二氧化碳和水时，会发生化学侵蚀，生成可溶的碳酸氢钙，这一过程可以解释“水滴石穿”的现象：
CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂
碳酸氢钙溶于水时，其水溶液被称为“硬水”。地下水通常都是硬水，而江河湖海中的水则不是硬水。硬水的检验方法是将肥皂水倒入水中，振荡后若产生白色垢状物，则表明水为硬水。
碳酸氢钙与溶洞的形成
岩溶地貌的形成与碳酸氢钙密切相关。30亿年前，地球上的原始大气主要由CO、CO₂、N₂、CH₄等气体组成，没有氧气。海洋中的海藻通过光合作用消耗大气中的CO₂，导致溶解在水中的CO₂逸出补充到大气中。这一变化促使溶解在水中的碳酸氢钙分解生成碳酸钙：
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O
形成的石灰岩在受到CO₂和水的侵蚀后，慢慢形成石灰岩洞。在洞穴形成的同时，洞内堆积地貌也在形成。由于裂缝渗入地下水中含有饱和的碳酸氢钙，当在洞顶露头之后立刻分解。洞内的碳酸氢钙受到热的作用又分解。在漫长的岁月中不断重复着上面的变化，形成了今天令人叹为观止的溶洞奇观。
碳酸氢钙的反应实验
硝酸钙和碳酸氢钠的反应实验中，常温下一开始得到凝乳状悬浊液，然后逐渐分解，胶状物变为碳酸钙强烈凝聚下沉，放出大量二氧化碳，5分钟左右分解完毕。低温下凝乳状悬浊液30分钟仍无变化，由于难以过滤得到固体，所以不能肯定这悬浊液里的凝聚物就是碳酸氢钙，除非能低温离心沉淀。
碳酸氢钙的测定
碳酸氢钙的测定方法主要包括电位滴定法和纯碳酸钙基准物的测定。其中，电位滴定法通过测定反应后沉淀和溶液中的钙离子含量来计算碳酸氢钙的含量。纯碳酸钙基准物的测定则通过反滴定法和电位滴定法分别测定钙离子和碳酸根离子的含量。
碳酸氢钙的生产制备
碳酸氢钙在自然界中存在广泛，其生产也比较容易。工业上主要用贝壳、碳酸钙盐丰富的岩石等作为原料，通过以下步骤制取：
- 将贝壳捻碎、灼烧，溶解，过滤，取液体，收集气体（加热时会有气体产生，大多是CO₂）
- 加热浓缩，直至饱和有析出
- 过量通入CO₂，直至有大量析出粗成品时，继续通CO₂，收集粗成品
- 再溶解，重结晶，提纯
有关方程：
CaCO₃ → CaO + CO₂
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O
CaCO₃ + CO₂ + H₂O → Ca(HCO₃)₂
除了原料选用CaCO₃以外，选用Ca(OH)₂溶液也是可以的：
Ca(OH)₂ + CO₂ → Ca(HCO₃)₂
碳酸氢钙的易分解性也决定其本身很难做成固体运输，在100℃以下的温度就可以分解，分解方程式如下：
Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O
碳酸氢钙是一种水溶液呈显弱碱性的酸式盐，纯品为白色粉末，主要用于医药、牙科，也用作塑料稳定剂、食品添加物和肥料、饲料添加剂补充禽畜饲料中的磷、钙元素等。二水物有肥效，无水物无肥效。可用作钙强化剂、乳化稳定剂、面团调理剂、营养增补剂和抗氧化增效剂。主要用作食品工业中的发泡剂。
据了解，碳酸氢钙可做水溶性肥料；网上，销售食品级碳酸氢钙的价格在12-40元/千克不等。